石墨烯/PEDOT复合材料的制备及性能研究

本课题将使用石墨烯与PEDOT进行复合,并对复合材料的电学性能进行了研究。分别采用石墨烯、PEDOT、石墨烯/PEDOT作为掺杂物制作电极,测它们的比电容值,并将三者进行对比。最后得出石墨烯/PEDOT的比电容值最大,最高可达到168.7 F/g。这主要是由于石墨烯与PEDOT存在较强的相互作用,π电子从石墨烯转移至PEDOT,被掺杂的PEDOT与石墨烯通过π-π共轭作用结合在一起,形成相对独立的导电单元,并且,随着这种导电单元数量的增加直至相互接触,形成大的导电体系,则复合材料的比电容值达到最大值     

石墨烯/PVC抗静电复合材料性能的研究

以石墨烯母料的形式,采用共混法制备了石墨烯/PVC抗静电复合材料,测试了其流变性能、电学性能和力学性能。结果表明:石墨烯的加入能明显促进PVC物料的塑化,显著降低复合材料的表面电阻率,且对拉伸强度影响不大。     

可降解导电PEDOT/PLLA复合材料的制备及其性能的研究

采用化学聚合方法制备透明质酸(HA)掺杂的聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)导电材料,通过正交实验优化反应条件(掺杂剂、氧化剂、反应时间)提高其电导率,将其与聚左乳酸(PLLA)结合,制得一种导电性良好且可生物降解的PEDOT/PLLA复合材料,考察了PC12细胞在PEDOT/PLLA膜上的粘附生长等生物相容性指标。四探针电导率仪检测表明,当HA为0.05 g,过硫酸铵(APS)为0.015 mol,反应时间为24 h,制备的PEDOT电导率可达0.36 S?cm-1;通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、能谱(EDS)分析掺杂所得PEDOT纳米材料成分,以及扫描电镜(SEM)观察PEDOT颗粒和PEDOT/PLLA复合薄膜的表面形态,表明HA已成功掺杂到PEDOT,且制得的PEDOT/PLLA复合薄膜中PEDOT分散性较好;荧光显微镜、金相显微镜观察及CCK-8分析表明,PEDOT颗粒有利于PC12细胞的粘附及突触伸长,且在包被层粘连蛋白(LN)的PEDOT/PLLA膜(质量浓度为30%(wt))培养72 h后,细胞存活率增加至对照的(116.6±3.2)%。以上结果初步表明,PEDOT/PLLA膜具有较好的生物相容性,且利于PC12细胞突触的伸长,这为进一步神经组织工程导电生物支架的研究制备提供了实验支持。     

环氧树脂/石墨烯复合材料的制备及其性能

采用改进的氧化、超声剥离法制备了氧化石墨烯(GO),采用水合肼对GO进行化学还原,制得石墨烯(GNS),利用溶剂混合法制备了环氧树脂(EP)/GNS复合材料,对天然石墨,GO,GNS的微观形貌与结构进行了表征,并研究了EP/GNS复合材料的力学性能、电学性能和热性能。结果表明:GNS呈片层多孔结构,有少量含氧基团;当w(GNS)为1.0%时,EP/GNS复合材料力学性能最佳(拉伸强度为79.5 MPa,断裂拉伸应变为3.02%,邵氏硬度达97.2);当w(GNS)为1.5%时,EP/GNS复合材料电导率达4.17×10~(-2) S/m,较EP提高了8个数量级,玻璃化转变温度较EP提高了8.3℃。     

环氧树脂/石墨烯复合材料的制备及其性能

为提高环氧树脂的导电性能和电磁屏蔽性能,将石墨烯作为导电填料添加到环氧树脂中制备了环氧树脂/石墨烯复合材料,并研究了石墨烯含量对复合材料力学性能及微观形貌的影响。结果表明：添加石墨烯使复合材料的电导率和电磁屏蔽效率显著提高。石墨烯含量为10.0%(w)时,复合材料的电导率和电磁屏蔽效率分别为1.34×10^-3 S/m,2.95 dB;石墨烯含量为7.5%(w)时,复合材料的冲击强度为1.67 kJ/m²,较纯环氧树脂提高了50%。     

聚乙烯醇/石墨烯复合材料的制备及其性能

采用超声辅助Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),采用机械共混法,辅以化学还原法制备了聚乙烯醇(PVA)/石墨烯(RGO)复合材料,对有关产物进行了表征和测试。结果表明:适量引入RGO可有效改善PVA的力学性能、热稳定性和导电性能,当RGO质量分数为1.5%时,PVA/RGO抗拉伸强度达45.2 MPa,比PVA提高了27%,电导率比PVA提高了6个数量级;当RGO质量分数为2.0%时,PVA/RGO玻璃化温度达到85.6℃,比PVA提高了8.0℃。     

聚(吡咯/二苯胺磺酸)/石墨烯复合材料的制备及其抗静电性能研究

采用化学氧化聚合法,以石墨烯(RGO)为掺杂剂,吡咯(Py)和二苯胺磺酸(SD)共聚制备导电复合材料。通过正交实验和分散性实验确定最佳合成条件为:以Fe Cl3·6H2O为氧化剂,n(氧化剂)∶n(单体)=1∶1,n(Py)∶n(SD)=7∶3(总量为0.01 mol),m(RGO)=0.05 g;在此条件下制备的复合材料电导率为12.05 S/cm,且具有良好的水分散性。用傅里叶变换红外(FTIR)光谱和X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,并使用热重分析仪(TGA)对复合材料的热稳定性进行了测试。结果表明,SD结构单元成功嵌入聚吡咯(PPy)的分子链中,RGO的掺杂使复合材料电导率和热稳定性都有了明显提升。将复合材料作为导电填料加入到水性聚氨酯中,考察了涂层的抗静电性能和机械性能,在添加量为4%时,涂层的综合性能较好,涂层表面电阻率可达8.65×107Ω。     

聚(吡咯/二苯胺磺酸)/石墨烯复合材料的制备及其抗静电性能研究

采用化学氧化聚合法,以石墨烯（RGO）为掺杂剂,吡咯（Py）和二苯胺磺酸（SD）共聚制备了导电复合材料。通过正交实验和分散性实验确定了最佳合成条件为：以FeCl3･6H2O为氧化剂,氧化剂与单体的摩尔比为1:1,Py与SD的摩尔比为7:3（总量为0.01 mol）,RGO添加量为0.05 g;在此条件下制备的复合材料电导率为12.05 S/cm,且具有良好的水分散性。用傅里叶变换红外（FTIR）光谱和X射线衍射（XRD）对其结构进行了表征,并使用热重分析仪（TGA）对复合材料的热稳定性进行了测试。结果表明,SD结构单元成功嵌入聚吡咯（PPy）的分子链中,RGO的掺杂使复合材料电导率和热稳定性都有了明显提升。将复合材料作为导电填料加入到水性聚氨酯中,考察了涂层的抗静电性能和机械性能,在添加量为4%时,涂层的综合性能较好,涂层表面电阻率可达8.65×107 Ω。     

钯/石墨烯复合材料的制备及其性能表征

石墨烯常被用于储能器件的电极材料,然而采用化学方法制备的石墨烯其实际应用性能远低于其理论值。有鉴于此,本文提出了利用惰性金属钯纳米材料解决石墨烯实际应用中存在的电导率差和易产生团聚的问题。制备的钯/石墨烯复合材料具有优异的导电性能,比单一石墨烯材料具有更高的电导率,这表明金属钯纳米颗粒显著改善石墨烯片层间的堆叠团聚以及结构缺陷问题。此外,研究了金属钯纳米颗粒对于钯/石墨烯复合电极材料功率密度的影响。     

聚酰亚胺/氧化石墨烯复合材料的制备及其性能

以自制的氧化石墨烯(GO)为改性填料,通过原位聚合法制备了聚酰亚胺(PI)/GO复合材料,并对其形貌、结构和性能进行了表征和测试。结果表明:GO的引入未对PI结构产生破坏作用,且有效提高了PI的力学性能、热稳定性和介电性能,降低了吸水率;当GO质量分数为1.5%时,PI/GO复合材料的拉伸强度达126.9 MPa,较PI提高了55.7%;吸水率由3.65%降至0.92%,质量损失5%时的温度较PI提高了5.8℃;当GO质量分数为2.0%时,介电常数(0.1 MHz)较PI提高了83.1%。     

孔状氧化锌/石墨烯复合材料制备及其电化学性能研究

以氧化石墨烯和醋酸锌为原料,N,N’-二甲基甲酰胺为溶剂,采用溶剂热法制备了孔状氧化锌/石墨烯的复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对氧化锌/石墨烯复合材料的微观形貌结构和成分进行分析,并通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对电学性能进行测试,结果表明,采用溶剂热法成功制备孔状氧化锌/石墨烯复合材料,带孔微球氧化锌均匀分散于薄纱状石墨烯表面,在6 mol/L KOH电解液中有良好的电容性能,当扫描速度为5 m V/s时,比电容为256.9 F/g。     

石墨烯改性PET纤维的制备及其抗静电性能研究

采用共混改性的方法,先以石墨烯粉体与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混挤出制备石墨烯母粒,再以石墨烯母粒和PET切片共混纺丝制备石墨烯改性PET纤维,研究了石墨烯粉体在石墨烯母粒中的过滤性,以及石墨烯添加量对改性PET纤维的机械性能、取向度以及抗静电性能的影响。结果表明:石墨烯粉体在母粒中质量分数为5.0%时具有较好的过滤性能;石墨烯的引入会降低PET纤维的强度,但随着石墨烯粉体添加量的增加,可以增强改性PET纤维的力学性能,同时可以提高纤维的整体取向性和抗静电性能,且拉伸倍数的增加也可以有效地提升改性PET纤维的抗静电性能;在石墨烯粉体质量分数为1.0%、纤维经3.8倍拉伸时,石墨烯改性PET纤维的断裂强度为2.8 cN/dtex,断裂伸长率为46.2%,取向因子为0.92,体积比电阻为3.29×10~7Ω·cm。     

石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其光催化性能

以苯胺和氧化石墨烯溶液为原料,采用乳液聚合法,根据m(氧化石墨烯)∶m(苯胺)为0∶10、1∶20和1∶10合成不同石墨烯/聚苯胺复合材料。采用紫外可见分光光度计、SEM、XRD及FT-IR对复合材料进行表征。XDR和FT-IR表明,乳液聚合合成了石墨烯/聚苯胺复合材料。SEM表明,聚苯胺以氧化石墨烯为载体,分散在其表面。光催化结果表明,石墨烯/聚苯胺复合材料的光催化性能较纯聚苯胺明显提高,m(氧化石墨烯)∶m(苯胺)=1∶20的石墨烯/聚苯胺复合材料的光催化性能高于m(氧化石墨烯)∶m(苯胺)=1∶10,原因可能在于微观结构的不同。     

孔状氧化锌/石墨烯复合材料制备及其电化学性能研究

以氧化石墨烯和醋酸锌为原料,N,N’-二甲基甲酰胺为溶剂,采用溶剂热法制备了孔状氧化锌/石墨烯的复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等对氧化锌/石墨烯复合材料的微观形貌结构和成分进行分析,并通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗对电学性能进行测试,结果表明,采用溶剂热法成功制备孔状氧化锌/石墨烯复合材料,带孔微球氧化锌均匀分散于薄纱状石墨烯表面,在6 mol/L KOH电解液中有良好的电容性能,当扫描速度为5 m V/s时,比电容为256.9 F/g。     

石墨烯/PEDOT NWs复合薄膜的制备及热电性能研究

采用软模板法,在水相胶束中合成石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)纳米线(PEDOT NWs)复合材料,通过真空抽滤自组装法制备了石墨烯/PEDOT NWs柔性复合薄膜。经过一系列表征和测试表明,石墨烯的加入明显提高了石墨烯/PEDOT NWs复合膜的热电性能,当石墨烯的含量为10%时热电性能达到最佳,其功率因数为12.90μW/mK~2,比纯PEDOT NWs的提高了291%。     

基于石墨烯改性的抗静电橡胶复合材料及其制备方法

由青岛大学申请的专利讼开号CN106317516A。公开日期2017-01—11）“基于石墨烯改性的抗静电橡胶复合材料及其制备方法”,涉及的复合材料配方为：丁腈橡胶80～100,补强填充剂30～50,功能助剂0．1～20,氧化锌5～8,硬脂酸1～5,防老剂1～3,硫黄1～3,促进剂NOBS1～2。该复合材料的机械强度、弹性和耐磨性提高,使用寿命延长,电导率提高,能很好地消除使用过程中因摩擦产生的电荷,达到抗静电的效果。     

石墨烯/聚丙烯复合材料制备及性能研究

以石墨烯(GNPs)为填料对聚丙烯(PP)进行改性,通过球磨和熔融挤出共混的方法制备了一系列不同GNPs含量的GNPs/PP复合材料。用X射线衍射、扫描电子显微镜、电导率测试及拉伸测试等手段对复合材料的结构和性能进行表征分析,研究GNPs含量对复合材料性能的影响。结果表明:随着GNPs含量的增加,复合材料的电导率逐渐增大;当GNPs质量分数为15%时,复合材料的电导率达到0. 127 S/cm;复合材料的电阻逾渗阈值在GNPs质量分数为5%～8%之间。在力学性能方面,随着GNPs含量的增加,复合材料的拉伸强度呈现出先增加后降低的趋势;当GNPs质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度达到最大,为35. 658 MPa,比纯PP提高了21. 04%;复合材料的弹性模量随着GNPs含量的增加而增加,在GNPs质量分数为15%时,复合材料的弹性模量比纯PP提高了89. 6%,达到2 068. 54 MPa。本文对制备高导电和高强度的导电聚合物或者导电纤维母粒可以提供一定的参考价值。     

T-ZnOw/TLCP抗静电复合材料的制备与性能研究

以热致液晶高分子(TLCP)为基体,四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)为导电填料,用单螺杆挤出机制备抗静电性T-ZnOw/TLCP复合材料,分别探讨了偶联剂对T-ZnOw的影响;T-ZnOw用量对T-ZnOw/TLCP复合材料表面电阻率、热变形温度、力学性能的影响。结果表明,T-ZnOw经过偶联剂改性后,随着其用量的增加,复合材料表面电阻率显著下降,热变形温度、拉伸强度、冲击强度均呈现先增大后减小的趋势。     

催化剂制备与研究 石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及其光催化性能

以苯胺和氧化石墨烯溶液为原料,采用乳液聚合法,根据m(氧化石墨烯)∶m(苯胺)为0∶10、1∶20和1∶10合成不同石墨烯/聚苯胺复合材料。采用紫外可见分光光度计、SEM、XRD及FT-IR对复合材料进行表征。XDR和FT-IR表明,乳液聚合合成了石墨烯/聚苯胺复合材料。SEM表明,聚苯胺以氧化石墨烯为载体,分散在其表面。光催化结果表明,石墨烯/聚苯胺复合材料的光催化性能较纯聚苯胺明显提高,m(氧化石墨烯)∶m(苯胺)=1∶20的石墨烯/聚苯胺复合材料的光催化性能高于m(氧化石墨烯)∶m(苯胺)=1∶10,原因可能在于微观结构的不同。     

金刚烷胺/氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能

以氧化石墨烯和金刚烷为原料，通过水相合成法制备了金刚烷胺功能化氧化石墨烯复合材料A/GO，以FT-IR、XRD和XPS对A/GO进行了结构表征，并考察了A/GO对有机染料的吸附性能。结果表明，与氧化石墨烯相比，A/GO对甲基蓝（AB93）表现出高效吸附性，其吸附动力学和吸附等温模型分别符合拟二级动力学和Langmuir模型，理论最大吸附容量（qm）为1250.0 mg/g。热力学分析表明，A/GO吸附AB93是自发的放热过程。A/GO吸附AB93对盐（NaCl和KCl）表现出良好的耐盐性，而CaCl2能有效地促进A/GO吸附AB93。对于刚果红和AB93等的混合染料体系，A/GO能选择性吸附AB93。